Calentador de agua ESP32 IoT: 12 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:40

El géiser Cayenne IoT (tanque de agua caliente en los EE. UU.) Es un dispositivo de ahorro de energía que lo ayudará a monitorear y controlar el agua caliente de su hogar, incluso cuando esté fuera de casa. Le permitirá encender y apagar su géiser, programarlo para que se encienda / apague en determinados momentos, medir la temperatura del géiser, establecer temperaturas máximas de ahorro, etc. Está hecho para géiseres eléctricos de alta presión con un solo elemento. Se puede modificar fácilmente para otras configuraciones de géiser como baja presión, elemento dual, etc. Mi géiser también se instala verticalmente.

Por seguridad, mantuve mi termostato mecánico en su tubo. Mido la temperatura del agua con dos sensores de temperatura DS18B20, uno conectado a la parte inferior de mi géiser, debajo del elemento, el otro conectado a la salida de agua caliente. Nunca debe quitar su termostato mecánico por razones de seguridad. Reemplazar el termostato mecánico por un sensor electrónico puede ser peligroso, ya que el sensor o el microcontrolador (el hardware o el software pueden funcionar mal) y provocar explosiones de vapor que pueden causar la muerte de personas.

Este proyecto implica la conexión de un relé de estado sólido en serio con su elemento géiser. Es posible que necesite un electricista calificado para hacerlo (por ley). No trabaje en su AC (Red) si no está seguro.

Su ESP32 publicará datos en un servicio llamado Cayenne IoT Cloud a través de MQTT. Podrá usar el tablero de Cayenne para monitorear y controlar su géiser y programar tiempos de calentamiento.

Suministros:

• ESP32 Wemos lolin o cualquier otro ESP32. El ESP8266 también funcionará, pero la función de pin táctil no funcionará. Un Arduino con WiFi también debería funcionar
• Relé de estado sólido (SSR), nominal de 30 amperios o más
• Disipador de calor para SSR
• 3 (2 pueden hacerlo) Sensores de temperatura de semiconductores Dalas, DS18B20.
• Caja
• Algunos cables de puente
• Cables eléctricos adecuados para la corriente de su géiser
• Bloques de terminales
• Fuente de alimentación USB para el ESP32
• Batería de litio para alimentar el ESP32 si la red está apagada.

Paso 1: Habilidades requeridas

Programación ESP32 en Arduino IDE, instalación de bibliotecas

Electrónica básica

Conocimiento de la red (normalmente CA 110-240 voltios)

Algún conocimiento de cayenne.mydevices.com

Paso 2: Perfil térmico de géiseres y colocación de sensores

El agua caliente tiene una densidad más baja que el agua fría. Por lo tanto, el agua en la parte superior del tanque estará más caliente que el agua en la parte inferior del tanque, ya que el agua caliente subirá. La salida del géiser también se encuentra normalmente en la parte superior y la entrada en la parte inferior, lo que contribuye aún más al perfil de calor.

En mi proyecto, utilicé tres sensores de temperatura. Uno en la parte inferior, uno en la parte superior y un sensor de temperatura ambiente. Basándome en algunos experimentos, decidí usar el sensor de temperatura inferior como indicador de que el tanque está caliente. El problema con el sensor superior es que aumentará unos pocos grados en el momento en que se abra una pestaña caliente durante unos segundos y puede que quede un poco de agua caliente en la parte superior del tanque. Puede decidir utilizar un promedio entre los dos sensores.

Paso 3: construya su hardware

Conecte el SSR al PIN 15 y GND

Conecte los 3 sensores DS18B20: amarillo al PIN 16, negro a GND, rojo a 3,3 voltios. Utilice una resistencia pull up de 4.7KOhms entre PIN 16 y 3.3volt. (Recuerde, DS18B20 son dispositivos de un cable y se permiten varios dispositivos de un cable en un bus o pin).

Conecte su cable táctil de reinicio a TO y reinicie el cable a T2

No conecte aún su equipo a la red eléctrica (CA). Aún no conecte los sensores a su Geyser. Primero debe determinar qué sensor debe ir a qué posición.

Paso 4: Regístrese como usuario de Cayenne

Este no es un tutorial de cayenne.mydevices.com. Cayenne es la versión de precio cero de mydevices.com

Si no está familiarizado con Cayena, hay más información disponible en

Primero debe registrarse en cayenne.mydevices.com y recibir un nombre de usuario y contraseña.

Más información sobre Cayena está disponible en

También es importante leer detenidamente

developers.mydevices.com/cayenne/docs/cayenne-mqtt-api/#cayenne-mqtt-api-using-arduino-mqtt para agregar la biblioteca cayenne a la ID de Arduino

Paso 5: instale las bibliotecas necesarias en el IDE de Arduino

WiFiManager

ArduinoJson versión 6.9.0

CayenneMQTT

OneWire

DallasTemperatura

ArduinoOTA

Paso 6: Cargue el boceto de ESP32

El ESP32 Sketch contiene mucho código. Incluye código para

1. https://github.com/tzapu/WiFiManager. El administrador de WiFi se utiliza para que su ESP32 sepa cuáles son sus credenciales de inicio de sesión de puntos de acceso WiFi. Además, se utiliza para capturar los detalles de CayenneMQTT, los límites de temperatura del géiser y para vincular los 3 sensores de temperatura a su ubicación (superior, inferior o ambiente).
2. Código para la API de cayenne
3. OTA (actualizaciones por aire). Podrá actualizar el firmware a través de WiFi. Debes estar en tu WiFi local, usando la misma computadora que usaste para cargar tu boceto original.

4. Lectura de temperatura DS18B20.

El bosquejo de ArduinoIDE está disponible en:

Paso 7: agregue su ESP32 a Cayenne

Ahora puede agregar un nuevo dispositivo.

Inicie sesión en cayenne.mydevices.com. A su izquierda verá un menú desplegable Agregar nuevo …… Seleccione Dispositivo / Widget. Se abrirá una página donde debe seleccionar traer lo suyo. Se abrirá una nueva página con los detalles de su MQTT. Escriba su NOMBRE DE USUARIO MQTT, CONTRASEÑA MQTT, ID DE CLIENTE. Lo necesitará para comunicarse con Cayenne MQTT Broker (servidor). Su NOMBRE DE USUARIO MQTT y CONTRASEÑA MQTT siempre serán iguales, pero la ID DE CLIENTE será diferente para cada nuevo dispositivo como otro ESP32, Arduino o Raspberry PI.

También puede darle un nombre a su dispositivo en este formulario.

Paso 8: Ejecute su boceto

Reinicie el ESP32

Ahora debería ver un nuevo punto de acceso WiFi llamado "Slim_Geyser_DEV". (El ESP 32 estará en modo de punto de acceso / modo Ad-hoc o hotspot) usando la búsqueda / escaneo WiFi de su computadora.

Inicie sesión en este nuevo punto de acceso. La contraseña / clave de seguridad es la contraseña.

Su navegador debe ir a la página de destino "192.168.4.1", si no, hágalo de forma manual.

Ir a Configurar WiFi

La página de configuración debería abrirse ahora. Debería haber escaneado automáticamente su punto de acceso a Internet, selecciónelo, escriba la contraseña, los detalles de Cayenne MQTT. Deja el resto igual. Todos los valores de temperatura son métricos (Deg Celcius).

Presione guardar. El ESP32 ahora intentará conectarse a su wifi y al servidor Cayenne.

Desconéctese de "Slim_Geyser_DEV" y conecte su computadora al punto de acceso de su hogar.

Paso 9: Creación de su panel Cayenne

Ahora debe iniciar sesión en cayenne.mydevices.com con sus credenciales de cayenne.

Su dispositivo debe aparecer en la barra de menú de la izquierda (el mío es Geyser_DEV).

Ahora puede agregar todos sus sensores y el relé (o canales) a su tablero haciendo clic en los letreros de agregar.

En el icono del canal 0, haga clic en configuración y cambie el nombre a "Geyser Bottom TEMP". Elija un icono adecuado (sonda de temperatura) y seleccione el número de decimales como 1. Haga lo mismo para los canales 1, 2, 5, 6

Para los canales 4 y 8, cambie el número de decimales a 0 y asígneles el nombre "** Estado del géiser (1 = ENCENDIDO, O = APAGADO) **"

y "* Modo de calentamiento automático (0 = Manual, 1 = Auto) *" respectivamente.

Los canales 3 y 7 deben ser botones

Vaya al elemento de menú Agregar nuevo en la barra de menú izquierda, vaya a Dispositivo / Widget> Widgets personalizados> Botón

Nombre el botón "Activar / desactivar géiser", seleccionar el nombre del dispositivo (Geyser_DEV), DATOS = actuador digital, canal 3, unidad = E / S digital, icono = interruptor de palanca. Haga clic en agregar widget.

Haz lo mismo para el canal 7

El canal 9 debe convertirse en un control deslizante

Vaya al elemento de menú Agregar nuevo en la barra de menú izquierda, vaya a Dispositivo / Widget> Widgets personalizados> Control deslizante y seleccione los valores apropiados como en la imagen.

Ahora puede mover sus widgets.

Paso 10: Calcular las posiciones de los sensores

Dado que los tres sensores de temperatura están conectados al mismo pin (bus de un cable), debe averiguar qué sensor debe ir a dónde.

Revise el tablero de su Cayenne y observe las tres temperaturas. Deberían ser más o menos iguales. Calentar uno con agua tibia o con la mano. Tenga en cuenta el sensor que se calienta en el tablero. Etiquete su sensor en consecuencia. Haga esto para los otros 2 sensores.

Paso 11: Jugando (probando) su tablero

Juega con los controles del tablero. Mueva el interruptor de encendido / apagado y vea si el LED SSR se enciende. También encienda el modo de calentamiento automático, caliente el sensor inferior y vea si el interruptor SSR cuando se alcanza la temperatura deseada.

Ahora puede conectar los 2 sensores al géiser y el sensor de temperatura ambiente a una posición adecuada. También puede conectar el SSR a su red eléctrica.

Paso 12: Programación de su géiser

Ahora puede programar eventos de encendido / apagado con su Geyser

En el panel, seleccione Agregar nuevo> Evento